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Description
本発明は、自動二輪車のエンジン等に設けられる始動発電機の技術分野に属するものである。 The present invention belongs to the technical field of a starter generator provided in an engine or the like of a motorcycle.
一般に、自動二輪車のエンジンに設けられる始動発電機として、固定子と、固定子の周りを回転する回転子と、回転子の回転位置を検出する検出センサを備えたものが知られている。固定子は、T字形状に形成されたティース部を有する固定子鉄心と、ティース部の周りに巻装されたコイルとを有し、回転子は、有底筒状に形成されたロータヨークと、ロータヨークの内周面に周回り方向等間隔で配設された複数のフィールドマグネットとを有している。そして、回転子を構成するロータヨークはフライホイールとしても使用されている。特に、この始動発電機がエンジン始動装置(スタータモータ)として使用される場合においては、始動発電機が、ブラシレスモータとして作動するため、このブラシレスモータを駆動するモータドライバがこのブラシレスモータに接続され、モータドライバからのモータ駆動信号に基づいて、ブラシレスモータの固定子の各コイルに電流が供給され、回転子が回転する。モータドライバは、検出センサによって検出された回転子の回転位置信号に基づいてブラシレスモータを駆動するモータ駆動用信号を発生する。
回転検出センサは、回転子のロータヨークに設けられたセンサマグネットと、固定子に配設されたホールIC等のセンサ素子によって構成され、センサ素子は、回転子の回転に伴って切り替わるセンサマグネットの磁束の切り替りを検出する。始動発電機がエンジン始動装置として使用される場合には、回転検出センサは、モータ駆動用信号を発生するための回転位置信号の他に、回転子の絶対的な位置情報信号をも検出する。この位置情報信号はエンジンの点火タイミング用信号を発生するために用いられる。
2. Description of the Related Art Generally, a starter generator provided in a motorcycle engine is known that includes a stator, a rotor that rotates around the stator, and a detection sensor that detects the rotational position of the rotor. The stator includes a stator core having a tooth portion formed in a T shape, and a coil wound around the teeth portion, and the rotor includes a rotor yoke formed in a bottomed cylindrical shape, And a plurality of field magnets arranged at equal intervals in the circumferential direction on the inner circumferential surface of the rotor yoke. And the rotor yoke which comprises a rotor is used also as a flywheel. In particular, when this starter generator is used as an engine starter (starter motor), since the starter generator operates as a brushless motor, a motor driver that drives this brushless motor is connected to this brushless motor, Based on the motor drive signal from the motor driver, current is supplied to each coil of the stator of the brushless motor, and the rotor rotates. The motor driver generates a motor driving signal for driving the brushless motor based on the rotational position signal of the rotor detected by the detection sensor.
The rotation detection sensor is composed of a sensor magnet provided on the rotor yoke of the rotor and a sensor element such as a Hall IC provided on the stator. The sensor element is a magnetic flux of the sensor magnet that is switched as the rotor rotates. Detects switching of. When the starter / generator is used as an engine starter, the rotation detection sensor detects not only a rotation position signal for generating a motor drive signal but also an absolute position information signal of the rotor. This position information signal is used to generate an engine ignition timing signal.
センサマグネットは、S極とN極とが交互に複数個着磁されたリング状の駆動用センサマグネットと、周回り方向一箇所にのみN極が着磁されたリング状の点火タイミング用センサマグネットとからなり、回転子のロータヨークに設けられたボス筒部上に、軸方向に互いに隣接して配設される。一方、固定子に設けられたケース体には、駆動用センサマグネットに対向する位置に駆動用センサ素子が配置され、点火タイミング用センサマグネットに対向する位置に点火タイミング用センサ素子が設けられている。
ところが、前記従来のものでは、回転子のボス筒部に、駆動用センサマグネットと点火タイミング用センサマグネットの両者が軸方向に並んで設けられているので、これらセンサマグネットと、これに対応するセンサ素子とを、固定子に干渉しないように設けるためには、ボス筒部の筒長を長くしなければならない。さらに、駆動用センサマグネットは、回転子のロータヨークの内周面に設けられたフィールドマグネットの着磁位置に対応して着磁されるが、駆動用センサマグネットは小径であるため、フィールドマグネットに比べ精度よく着磁することが難しいという問題がある。駆動用センサマグネットの周回り方向の着磁位置の僅かなずれが、回転子の位置ずれとして影響するため、着磁位置がずれるとセンサ素子による回転位置信号や位置情報信号の検出が正確にできないという問題もあり、これらに本発明の解決すべき課題がある。 However, in the above-mentioned conventional one, both the drive sensor magnet and the ignition timing sensor magnet are arranged in the axial direction on the boss cylinder portion of the rotor, so that these sensor magnets and corresponding sensors are provided. In order to provide the element so as not to interfere with the stator, the cylinder length of the boss cylinder must be increased. Furthermore, the drive sensor magnet is magnetized corresponding to the magnetizing position of the field magnet provided on the inner peripheral surface of the rotor yoke of the rotor, but the drive sensor magnet is smaller in diameter than the field magnet. There is a problem that it is difficult to magnetize accurately. A slight deviation of the magnetizing position in the circumferential direction of the driving sensor magnet affects the position deviation of the rotor. Therefore, if the magnetized position is deviated, the sensor element cannot accurately detect the rotational position signal and the position information signal. There are also problems to be solved by the present invention.
本発明は、上記の如き実情に鑑みこれらの課題を解決することを目的として創作されたものであって、請求項1の発明は、T字形状のティース部を有する固定子鉄心と前記ティース部の周りに巻装されたコイルとを有する固定子と、
有底筒状に形成されたロータヨークと前記ロータヨークの内周面に周回り方向に隣接して固定された複数のマグネットとを有し、前記固定子の周りを回転する回転子と、
前記回転子の回転位置を検出する検出センサとを有する始動発電機において、
前記複数のマグネットのうち一つのマグネットは、
隣接するマグネットの磁極と異なる磁極で形成された第一磁極部と、
該第一磁極部の軸方向の一端部に、隣接するマグネットの磁極と同じ磁極で形成された第二磁極部とを有し、
前記検出センサは、複数のセンサ素子を有しており、
前記複数のセンサ素子のうち一つのセンサ素子は、
各マグネットの軸方向一端部側の磁束の切り替りを検出し、
他のセンサ素子は、
各マグネットの軸方向他端部側の磁束の切り替りを検出するように構成したことを特徴とする始動発電機である。
請求項2の発明は、一つのマグネットに形成される第一、第二磁極部は、一体形成されるものとし、第二磁極部は、回転子の開口部側に位置して形成されていることを特徴とする請求項1に記載の始動発電機である。
請求項3の発明は、第二磁極部の軸方向の長さは、
第一磁極部の軸方向の長さより短く、かつ、少なくとも2mmの長さを有して形成されていることを特徴とする請求項1または2項に記載の始動発電機である。
請求項4の発明は、検出センサは、
複数のセンサ素子と、
各センサ素子が電気的に接続される基盤と、
該基盤を収容する凹溝状の基盤収容部と前記基盤収容部の溝底片から延出し各センサ素子がそれぞれ収容されるセンサ保持部と基盤収容部の溝側片から径方向に延出し固定子鉄心に固定される固定部とを有するケース体とを有し、
各センサ保持部は、
隣接するティース部の間に設置されることを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載の始動発電機である。
請求項5の発明は、ティース部には、センサ保持部が収容可能な切欠き部が形成されており、前記センサ保持部は、前記切欠き部内に挿入されていることを特徴とする請求項4に記載の始動発電機である。
請求項6の発明は、検知センサは、
各センサ保持部にそれぞれ保持されるセンサ素子のうち、マグネットの軸方向一端部側の磁束の切り替りを検出する一つのセンサ素子は、
固定子鉄心の軸方向一端部よりも一端側に位置するように保持され、
各マグネットの軸方向他端部側の磁束の切り替りを検出する複数のセンサ素子は、
固定子鉄心に径方向に対向する部位に位置して保持されていることを特徴とする請求項4または5に記載の始動発電機である。
請求項7の発明は、各マグネットの軸方向一端部側の磁束の切り替りを検出する一つのセンサ素子は、
ケース体に設けられる周回り方向に隣接する複数のセンサ保持部のうち、回転子の回転方向に対して回転方向基端側の端部に位置するセンサ保持部に収容されていることを特徴とする請求項4乃至6の何れか1項に記載の始動発電機である。
請求項8の発明は、ケース体に形成される複数のセンサ保持部には、
ティース部から外径側に抜出すのを防止する第一リブと、
ティース部の内径側に倒れ込むのを防止する第二リブとがそれぞれ形成されるものとし、
前記第二リブは外径側ほど周回り方向に延出する傾斜面を備えて構成され、
ティース部に形成される切欠き部には、第二リブの傾斜面に対向する面取り部が形成されていることを特徴とする請求項5乃至7の何れか1項に記載の始動発電機である。
The present invention was created with the object of solving these problems in view of the above circumstances, and the invention of
A rotor yoke having a bottomed cylindrical shape and a plurality of magnets fixed adjacent to the inner circumferential surface of the rotor yoke in the circumferential direction; and a rotor that rotates around the stator;
In a starter generator having a detection sensor for detecting the rotational position of the rotor,
One of the plurality of magnets is
A first magnetic pole portion formed of a magnetic pole different from the magnetic pole of the adjacent magnet;
The first magnetic pole portion has one axial end portion having a second magnetic pole portion formed of the same magnetic pole as the magnetic pole of an adjacent magnet,
The detection sensor has a plurality of sensor elements,
One sensor element of the plurality of sensor elements is
Detects the switching of magnetic flux on one end side in the axial direction of each magnet,
Other sensor elements are
A starter generator configured to detect switching of magnetic flux on the other axial end side of each magnet.
According to a second aspect of the present invention, the first and second magnetic pole portions formed on one magnet are integrally formed, and the second magnetic pole portion is formed on the opening side of the rotor. The starting generator according to
In the invention of
3. The starter generator according to
In the invention of claim 4, the detection sensor is
A plurality of sensor elements;
A base on which each sensor element is electrically connected;
A concave groove-shaped base accommodating part for accommodating the base, a sensor holding part extending from the groove bottom piece of the base accommodating part and each sensor element being accommodated, and a radially extending stator from the groove side piece of the base accommodating part A case body having a fixing part fixed to the iron core,
Each sensor holder is
The starter generator according to any one of
According to a fifth aspect of the present invention, the tooth portion is formed with a notch that can accommodate the sensor holding portion, and the sensor holding portion is inserted into the notch. 4. The starting generator according to 4.
In the invention of
Among the sensor elements held in each sensor holding part, one sensor element that detects the switching of the magnetic flux on the one end side in the axial direction of the magnet is
The stator core is held so as to be located on one end side with respect to one axial end portion of the stator core,
The plurality of sensor elements that detect the switching of the magnetic flux on the other axial end side of each magnet,
The starter / generator according to
According to the seventh aspect of the present invention, one sensor element that detects switching of magnetic flux on one end side in the axial direction of each magnet includes:
Among the plurality of sensor holding portions adjacent to each other in the circumferential direction provided in the case body, the sensor holding portion is housed in a sensor holding portion located at an end portion on the proximal side in the rotation direction with respect to the rotation direction of the rotor. The starter generator according to any one of claims 4 to 6.
In the invention of
A first rib that prevents the tooth portion from being pulled out to the outer diameter side;
A second rib that prevents the teeth portion from falling into the inner diameter side of the teeth portion is formed respectively.
The second rib is configured to include an inclined surface extending in a circumferential direction toward the outer diameter side,
The starter / generator according to any one of
請求項1の発明とすることにより、高い検出精度で、正確な回転検出をすることができるうえ、構造の簡略化を図ることができ、しかも、正確な回転検出をすることが可能となる。
請求項2の発明とすることにより、設計の自由度、組付け性の向上を図ることができる。
請求項3の発明とすることにより、回転子の回転位置検出を確実に行うことができる。
請求項4の発明とすることにより、コンパクト化を損なうことがなく、構成の簡略化、組込み作業の簡略化を果せ、しかも、コイルに通電されたときの影響を小さくすることができる。
請求項5の発明とすることにより、さらなるコンパクト化が図れるうえ精度の高い検出を行なうことができる。
請求項6の発明とすることにより、励磁するコイルの影響が低減され、一層精度の高い回転位置検出を行うことができる。
請求項7の発明とすることにより、ケース体のコンパクト化を図ることができる。
請求項8の発明とすることにより、センサ保持部の固定子に対する安定性が向上し、一層精度よく回転位置検出を行うことができる。
According to the first aspect of the present invention, accurate rotation detection can be performed with high detection accuracy, the structure can be simplified, and accurate rotation detection can be performed.
By setting it as invention of
According to the invention of
According to the invention of claim 4, the compactness is not impaired, the configuration can be simplified, the assembling work can be simplified, and the influence when the coil is energized can be reduced.
According to the invention of
According to the sixth aspect of the present invention, the influence of the exciting coil is reduced, and the rotational position can be detected with higher accuracy.
According to the invention of
According to the eighth aspect of the invention, the stability of the sensor holding portion with respect to the stator is improved, and the rotational position can be detected with higher accuracy.
つぎに、本発明の実施の形態について図面に基づいて説明する。
図面において、1は、始動発電機であって、自動二輪のエンジン2を構成する駆動軸2aに連結される。始動発電機1は、エンジン2の始動時においてスタータモータとして機能し、エンジン2の始動後においては発電機として機能する。
始動発電機1は、エンジン2に固定された固定子4と、エンジン2の駆動軸2aに固定され、固定子4の周りを回転する回転子3とを備えたブラシレス型の回転電機として構成されている。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
In the drawings,
The
回転子3は、強磁性部材からなる金属製プレート体を適宜成形加工することにより有底筒状に形成されたロータロータヨーク5を備えて構成されており、ロータヨーク5は、底片部5aと、底片部5aから一端側に延出する筒片部5bと、底片部5aの軸芯部から筒片部5bに沿って開口側に向けて延出するボス筒部5cとを備えて構成されている。そして、ロータヨーク5の筒片部5bの内周面にはマグネット6が配設され、これら複数のマグネット6は、複数対のN極、S極が周回り方向に交互に隣接する状態で配設されている。尚、複数対のマグネット6は、ロータヨーク5の筒片部5bの内周面に固定されるリング状のマグネットホルダ6a上に置かれている。
The
固定子4は、複数枚のコア材7を積層して形成される固定子鉄心SCを用いて構成されている。コア材7は、貫通孔7aが開設された円板状の本体部7bの外周縁部から、所定間隙をあけて放射方向に突出する複数のティース部7cを備えている。ティース部7cは、本体部7bの外周縁部から突出する脚片7dと、脚片7dの先端部の周回り方向外方に突出して形成された爪片7eとによりT字形状に形成されている。そして、固定子4は、固定子鉄心SCを構成する各ティース部7cの脚片7dに、巻線8aを巻装することにより形成された複数のコイル8を有している。
The stator 4 is configured using a stator core SC formed by stacking a plurality of
固定子4は、スルーボルト7gにより、エンジン2のケース体2bに固定されており、固定子4のコア材7の本体部7bには貫通孔7aが形成されている。エンジン2の駆動軸2aは、貫通孔7aを貫通して固定子4から突出している。回転子3のロータヨーク5の底片部5aには、ボス筒部5cが形成され、エンジン2の駆動軸2aは、ボス筒部5cに挿入される。ボス筒部5cが駆動軸2aに固定され、エンジン2の駆動軸2aの回転に伴って回転子3は回転する。
固定子4をエンジン2のケース体2bに固定し、この後、回転子3を構成するロータヨーク5に固定子4を内嵌する状態で、エンジン2のケース体2bから突出する駆動軸2aにボス筒部5cを回り止め状に外嵌させることでエンジン2への組込みがなされ、これによって、エンジン2の駆動軸2aと回転子3とが一体回転するように構成されている。回転子3のロータヨーク5の筒片部5bの内周面にはマグネット6が配設され、マグネット6は、固定子4のコア材7に対向して配置されている。また、固定子4のコア材7には、後述するように、センサ素子(ホールIC)10、11、12が設けられている。センサ素子10、11、12は、回転子3の回転に伴い、ロータヨーク5に固定されたマグネット6が発生する磁束の変化を検出し、回転子3の回転位置信号を発生する。
The stator 4 is fixed to the
The stator 4 is fixed to the
このように構成された始動発電機1は、図示しないモータドライバ機能を備えた制御部から、固定子4の各コイル8に電流が供給されることによりブラシレスモータとして機能し、回転子3が回転する。回転子3が回転すると、エンジン2の駆動軸2aが回転し、エンジン2が始動する。従って、始動発電機1は、エンジン2を始動するスタータを構成する。そして、エンジン2が始動した後は、エンジン2の駆動軸2aの回転に伴って、マグネット6を有する回転子3が固定子4の外周を回転し、固定子4のティース部7cに巻装された各コイル8には誘導起電力が発生する。これによって、始動発電機1は発電機として機能する。
The starter /
そして、制御部には、固定子4に固定された検出センサユニット9が信号線を介して接続され、検出センサユニット(本発明の検出センサに相当する)9が発生する回転位置信号が供給されている。検出センサユニット9は、回転子3の回転に伴って変化するマグネット6の磁束の切り替りを検出し、回転子3の回転に伴うマグネット6の磁束の切り替りを表す回転位置信号を発生する。検出センサユニット9には、前記センサ素子10、11、12を有して構成されている。
The control unit is connected with a
一方、図8(A)に示すように、回転子3の内周面には、周回り方向に複数対配されるN極とS極とからなるマグネット6が配置されているが、任意の箇所に設けられた一つのマグネット6bは、二段着磁することにより、S極に着磁された第一磁極部6cと、N極に着磁された第二磁極部6dを有している。第一磁極部6cは、マグネット6bの大部分を占めており、隣接するマグネット6の磁極Nとは、異なるS極に着磁されている。第二磁極部6dは、回転子3の開口側、即ち、エンジン2に近いマグネット6の一端部に形成されており、隣接するマグネット6の磁極N極と同一の磁極N極に着磁されている。ここで、前記第二磁極部6dの軸方向の長さは、センサ素子が磁束の切り替りを検出できる長さであればよく、少なくとも2mmよりも長ければよい。なお、本実施の形態では、前記第二磁極部6dの軸方向の長さは、2〜4mmの範囲の長さで形成されている。これに対し、第一磁極部6cの軸方向の長さは、第二磁極部6dの軸方向の長さよりも充分長く設定されており、本実施の形態では、第一磁極部6cの長さのおよそ八倍の長さに設定されている。
従って、第二磁極部6dが形成された高さにおける周回り方向のマグネット6の磁極の配列状態は、周回り方向の一ヶ所において、N極の磁極が三個隣接して配置されている。該部位が同極隣接部6eとなっている。
これに対し、第一磁極部6cが形成された高さにおいては、マグネット6の周回り方向の配列状態は、S極とN極が交互に配置されている。
そして、検出センサユニットは、第一磁極部6cの高さに配置された第一、第二、第三ホールIC(センサ素子)10、11、12と、第二磁極部6dの高さに配置された第四ホールIC13とを有している。第四ホールIC13は、マグネット6bの一端部に形成された第二磁極部6dの高さにおける磁束の切り替りを検出することにより、回転子3の絶対位置を検出し、絶対位置情報信号を制御部に供給する。
第一〜第三ホールIC10、11、12は、マグネット6bを含む各マグネット6の磁束の切り替りを検出し、回転位置信号を制御部に供給する。
制御部は、第四ホールIC13から出力された絶対位置情報信号と第一〜第三ホールIC10、11、12から出力された回転位置信号に基づいて、エンジン2を点火する点火タイミング信号を発生する。
即ち、第四ホールIC13によって出力された絶対位置情報信号がゲート信号となり、エンジン2の点火可能範囲が選択され、ゲート信号である絶対位置情報信号によって選択された第二ホールIC11の信号の立ち上がりのタイミングで、制御部は点火タイミング信号を発生する。
On the other hand, as shown in FIG. 8A, on the inner peripheral surface of the
Accordingly, in the arrangement state of the magnetic poles of the
On the other hand, at the height at which the first
The detection sensor unit is disposed at the height of the first, second, and third Hall ICs (sensor elements) 10, 11, and 12 disposed at the height of the first
The first to
The control unit generates an ignition timing signal for igniting the
That is, the absolute position information signal output by the
始動発電機1は、三相交流式のブラシレスモータとして構成されており、このため、モータ駆動用信号を得るためのセンサ素子としては、U、W、Vの各相に対応する三つの第一、第二、第三ホールIC10、11、12が用いられ、点火タイミング信号を得るためのセンサ素子としては第四ホールIC13と第二ホールIC11が用いられるように構成されている。そして、これら第一〜第四ホールIC10、11、12、13は、本発明における実施の形態では、ケース体14に収容され、ユニット化された検出センサユニット9を構成している。検出センサユニット9は、固定子4に固定され、第一〜第四ホールIC10、11、12、13は、それぞれマグネット6に対して近接した状態で配設されている。
The
つぎに、第一〜第四ホールIC10、11、12、13が組込まれる検出センサユニット9について、図1により説明する。図1は、本発明による始動発電機1の断面図である。検出センサユニット9のケース体14は、周回り方向に隣接して配置された五つのティース部7cに対向して円弧形状に形成されており、ティース部7cの外径と略同径に形成された外径側片14aと、ティース脚片7dの内径と略同径に形成された内径側片14bと、これら内外側片14a、14bとを連結する周回り方向に対向する一対の側片14cと、固定子4の軸方向の側部に沿って配設された溝底片14dとにより形成され、軸方向一端側が開口する円弧状の凹溝状体となっている。
そして、溝底片14dの外径側部位には、軸方向他端側に向けて四つのセンサ保持部となるホルダ片14eが、同形状で、周回り方向に隣接して突出形成される。これら各ホルダ片14eは、後述するように、隣接するティース部7cの外径側部位に形成される隙間にそれぞれ嵌入されている。
そして、各ホルダ片14eには、溝底片14dを貫通する支持溝14fが軸方向他端側に向けてそれぞれ形成されており、各支持溝14fの溝側面は、先端側(軸方向他端側)ほど細くなる先端先細状に傾斜して形成されている。
Next, the
And the
Each
そして、ホルダ片14eの支持溝14fには、ケース体14の溝開口側から第一〜第四ホールIC10、11、12、13がそれぞれ組込まれている。第一〜第四ホールIC10、11、12、13は、回転子3の回転方向に位置する支持溝14fから順次各ホルダ片14eに組込まれ、回転方向の逆方向(回転方向基端側)に位置する支持溝14fには第四ホールIC13が組込まれている。
また、第一〜第四ホールIC10、11、12、13は、予めセンサホルダ15に支持された状態で組込まれており、センサホルダ15は、ケース体14の外径側片14aに沿う円弧状の平板部15aを備えている。平板部15aの軸方向他端側の板面には、前記支持溝14fに対向する状態で軸方向他端側に向けて突出する四つの支持片15bが形成されている。各支持片15bのうち、回転子3の回転方向の逆方向に位置する支持片15cの長さは、他の支持片15bの長さよりも短く形成されており、支持片15bに第一〜第三ホールIC10、11、12が支持され、支持片15cに第四ホールIC13が支持されている。
ここで、各第一〜第四ホールIC10、11、12、13は、それぞれセンサ部10a、11a、12a、13aと端子部10b、11b、12b、13bとを備えている。
一方、センサホルダ平板部15aには、貫通孔15dが開設され、各支持片15b、15cの基端部は、貫通孔15dに臨んで、センサホルダ平板部15aに固定されている。そして、各第一〜第四ホールIC10、11、12、13は、各支持片15b、15cにセンサ部10a、11a、12a、13aが支持され、端子部10b、11b、12b、13bが貫通孔15dから軸方向一端部側に引出された状態でセンサホルダ15に組込まれている。引出された端子部10b、11b、12b、13bは、平板部14aの軸方向一端側面に固定された基盤16に接続されている。
The first to
Further, the first to
Here, each of the first to
On the other hand, a through
そして、センサホルダ15に支持され、基盤16に接続された状態の第一〜第四ホールIC10、11、12、13が、ケース体14に組込まれ、検出センサユニット9が構成される。第一〜第四ホールIC10、11、12、13のセンサ部10a、11a、12a、13aは、支持片15b、15cとともにケース体支持溝14fの溝奥側に挿し込まれ、支持溝14fの外径に沿って誘導され、かつ、先細状の支持溝14fにそれぞれガタつきのない状態で支持されている。そして、端子部10b、11b、12b、13bが接続された基盤16は、溝底片14dに積層状に配設されて、ケース体14の溝開口を塞ぐように構成されている。尚、基盤16から引き出されるリード線16aは、ケース体14の溝開口を経由して内径側片14bに形成された複数の案内溝14gに案内され、始動発電機1の外部に設けられる制御部に向けて引き出されている。そして、前記検出センサユニット9において、支持片15bに支持された第一〜第三ホールICのセンサ部10a、11a、12aは、ケース体支持溝14fの溝奥側に位置しており、マグネット6の端部からあらかじめ決められた距離だけ離れた位置において生じる磁束の切り替りを検出し、支持片15cに支持された第四ホールICのセンサ部13aは、支持溝14fの溝奥よりも開口側に偏寄した位置に配置されており、マグネット6の軸方向の一端部において発生する磁束の切り替りを検出する。
Then, the first to
このように構成された検出センサユニット9は、ホルダ片14eが固定子4の隣接するティース部7cの間に形成された隙間に差し込まれている。検出センサユニット9が組込まれる部位の固定子4の固定子鉄心SCには、軸方向の端部に位置する複数枚のコア材7において、周回り方向に隣接するティース部7cの一部が切欠かれて、切欠き部7fが形成されており、それぞれの切欠き部7fの間には、ホルダ片14eが嵌入可能となる。
これに対し、各ホルダ片14eには、軸方向に第一、第二段差部14h、14iが形成されており、第二段差部14iは、各ホルダ片14e先端部の両側においてその幅が、第一段差部14hの幅よりも小さく形成されており、各ホルダ片14eの先端中央部には外径側に突出する膨出部14jが形成されている。因みに、ホルダ片14eは、第一、第二段差部14h、14iの幅が切欠き部7fの幅と略同じ長さとなり、膨出部14jの幅は、隣接するティース部7cの爪片7eの間隔と略同じ長さとなる。
In the
In contrast, each
そして、図1、2に示すように、各ホルダ片14eの外径側面14kが、固定子4の爪片7eの外径側部に位置合わせされ、ホルダ片14eの先端部が切欠き部7fに挿し込まれて、検出センサユニット9は、固定子4に組込まれている。この状態において、図8に示すように、ホルダ片14eの第二段差部14iが爪片7eに突き当たるまで切欠き部7fに嵌入されることにより、ホルダ片14eは、切欠き部7fのあいだに挟持され、膨出部14jは、切欠き部7fが形成されていない爪片7e同士のあいだに保持されており、検出センサユニット9は安定した状態で固定子4に保持されている。
また、この状態とすることにより、各第一〜第四ホールICセンサ部10a、11a、12a、13aは、固定子4のティース部7cの間に位置し、しかも、爪片7eの端部の位置よりも内側のティース部7cの間に配設されている。これによって、従来のように、始動発電機が軸方向に長くなってしまう不具合を防止できるとともに、各ティース部7cに巻装されたコイル8が励磁されたときに発生する磁束が、各第一〜第四ホールICセンサ部10a、11a、12a、13aに対して与える影響を小さくすることができる。尚、溝底片14dには、取付けプレート7が連結されており、該取付けプレート17が、コア材7のリング状のリング状の本体部7bに螺子17aを用いて螺合されることにより、検出センサユニット9は、固定子4に固定されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the outer
Moreover, by setting it as this state, each 1st-4th Hall
制御部は、第一〜第三ホールIC10、11、12からの回転位置信号に基づいてモータ駆動用信号を発生し、回転子3を回転駆動させるべく固定子4のコイル8に電流を供給する。
そして、制御部は、第一〜第三ホールIC10、11、12から出力される回転位置信号と、第四ホールIC13から出力される位置情報信号に基づき、エンジン2の点火タイミング用信号を発生し、エンジン2を点火する。
因みに、各ホールIC10、11、12、13は、マグネット6の磁束がN極に切り替わることにより回転検出信号を出力するように構成されており、制御部は、図10に示すように、軸方向一端部に位置するマグネット6に対向する第四ホールIC13が第二磁極部(N極)6dに対向した位置で発生する位置情報信号と回転位置信号とを論理演算して、エンジン2の点火タイミング用信号を発生する。
即ち、制御部は、W相に対応する第二ホールIC11が発生する回転位置信号の立ち上がりのタイミングでエンジン2を点火する点火タイミング用信号を発生する。尚、点火のタイミングは、前記制御状態に限定されることはなく、第一〜第三ホールIC10、11、12の回転位置信号の何れかの出力状態(立ち上がり、または、立ち下がり)を選択して設定することで適宜調整することが可能である。
The control unit generates a motor drive signal based on the rotation position signals from the first to
Then, the control unit generates an ignition timing signal for the
Incidentally, each
That is, the control unit generates an ignition timing signal for igniting the
ここで、固定子4のティース部7cは周回り方向に18個形成されており、隣接するティース部7cは、二十度の角度間隔で形成されているため、ケース体14に形成される保持片14eは、最小で二十度の角度間隔を存して形成されることになる。
制御部は、モータ駆動制御を行うために、U、W、V相のコイルの位相差に基づいて、マグネット6の磁束の切り替りを検出したホールIC10、11、12、13から出力される検出信号を得なければならない。そのため、ホールICから出力される検出信号が各相の位相差を持って出力されるように、各ホールICは順次ずれるように配置されている。このため、図8(A)に示すように、三相交流のU、W、Vの各相に対応する第一〜第三ホールIC10、11、12は、回転子3(ロータヨーク5)の回転方向先側に位置するホルダ片14eから順次保持されている。
第四ホールIC13を第三ホールIC12に隣接して保持させることにより、第一〜第四ホールIC10、11、12、13は、二十度の角度間隔で配置された状態で、前述したように検出信号を出力することができ、このようにすることにより、検出センサユニット9(ケース体14)の小型化を図るようにしている。
Here, 18
In order to perform motor drive control, the control unit outputs detection from the
By holding the
叙述の如く構成された本形態において、始動発電機1をスタータモータとして機能させる場合に、回転子3の回転を検出する検出手段を構成する被検出体として回転子3の内周面に設けられるマグネット6を用いる構成としたので、強い磁束のマグネット6に基づいて磁束の切り替りを検出することができ、高い検出精度で検出することが可能となる。しかも、マグネット6のうち、一つのマグネット6bは、軸方向の一端部にN極が着磁された第二磁極部6dと、軸方向の他端部にS極が着磁された第一磁極部6cとを有しているため、マグネット6の軸方向の一端部の周回り方向一ヶ所には同極隣接部6eが形成される。そのため、検出センサユニット9(第一〜第四ホールIC10、11、12、13)が、ロータヨーク5の内周面に配設されたマグネット6の磁束の切り替りを検出するため、制御部は回転子3の回転位置を検出することができる。
始動発電機1をスタータモータとして機能させる場合に、回転子3の回転位置に基づいて、検出信号を検出センサユニット9が出力する。ロータヨーク5の内周面に配設されたマグネット6は、被検出体として用いられる。
この結果、従来のように、回転子を構成するロータヨークのボス筒部に、モータ駆動用のセンサマグネットや、点火タイミング用のセンサマグネットを設ける必要がなくなり、これらセンサマグネットを設けることに基づく不具合、例えば、ボス筒部が長くなってコンパクト化が損なわれること、センサマグネットと界磁とが位置ズレすること等の問題を全て解消することができるうえ、始動発電機1の構造の簡略化を図ることができ、しかも、正確な回転検出をすることが可能となる。
In the present embodiment configured as described, when the
When the
As a result, there is no need to provide a sensor magnet for driving the motor and a sensor magnet for ignition timing on the boss cylinder portion of the rotor yoke that constitutes the rotor as in the prior art. For example, it is possible to eliminate all the problems such as the length of the boss cylinder becoming longer and the downsizing of the boss to be lost, the positional deviation between the sensor magnet and the field magnet, and the structure of the
そのうえ、このものでは、周回り方向一箇所のマグネット6bの軸方向の一端部には、S極が形成され、軸方向の他端部には、N極が形成されている。このように二段着磁することにより、センサマグネットを新たに追加することなく、点火タイミング用信号を生成することができるため、容易に製造が可能となる。しかも、全てのマグネット6を同一の形状にできるため、構成の簡略化を図れるうえ、マグネット6の着磁の位置を自由に設定することができて、設計の自由度を向上させることも可能となる。また、第二磁極部6dがロータヨーク5の開口側に設けられているため、検出センサユニット9をロータヨーク5の開口側に配設することができ、検出センサユニット9の組付け性が向上する。
In addition, in this case, an S pole is formed at one axial end of the
また、第二磁極部6dの長さは、第四ホールIC13による検出が可能な最小の長さに設定されており、第一磁極部6cの長さは、第二磁極部6dの長さよりも充分長く設定されている。そのため、検出センサユニット9は、第一〜第三ホールIC10、11、12によるマグネット6の磁束の切り替りを確実に検出することができる。
The length of the second
さらに、マグネット6の磁束の切り替りを検出する第一〜第四ホールIC10、11、12、13は、検出センサユニット9のケース体14に収容されており、ケース体14に収容された第一〜第四ホールICのセンサ部10a、11a、12a、13aは、支持溝14fを介してホルダ片14eに挿入される。ケース体14のホルダ片14eは、固定子4を構成するコア材7のティース部7cの間に挿し込まれているため、第一〜第四ホールICのセンサ部10a、11a、12a、13aをマグネット6に近接させた状態でマグネット6の磁束の切り替りを検出することができる。検出センサユニット9は、固定子4に設けられているためコンパクト化を損なうことなく、構成の簡略化、組込み作業の簡略化を果すことができ、コイル8に通電されたときに発生する磁界が、第一〜第四ホールICセンサ部10a、11a、12a、13aに与える影響を小さくすることができる。
Furthermore, the first to
そのうえ、検出センサユニット9のホルダ片14eは、切欠き部7fが形成された固定子4のティース部7cに対して軸方向に差し込むようにして設けられる。そのため、検出センサユニット9は、安定した状態で固定子4に設けられるため、検出精度を高めることができるうえ、始動発電機1が、軸方向に大きくなることがなく、コンパクト化を損なうことを防止できる。しかも、検出センサユニット9は、ホルダ片14eをティース部7cの外径縁部と略面一状に設けることができて、第一〜第四ホールICセンサ部10a、11a、12a、13aをマグネット6に近付けることができるにもかかわらず、コイル8の励磁による影響が少ない位置に配設することができて、精度の高い検出を行なうことができる。
Moreover, the
また、このものにおいて、ケース体14のホルダ片14eに収容される第一〜第四ホールIC10、11、12、13のうち、検出信号を検出する第四ホールIC13は、回転子3の回転方向基端側の端部に設けられているため、検出信号を出力する第一〜第三ホールIC10、11、12を同じ角度間隔で配設することができ、ケース体14のコンパクト化を図ることができる。
Moreover, in this, among the first to
尚、本発明は前記実施の形態に限定されないことは勿論であって、図11、12、13に示す第二の実施の形態のようにすることもできる。
前記第二の実施の形態において、検出センサユニットの構成、即ち、第一〜第四ホールIC10、11、12、13を保持するケース体18の構成と、該ケース体18を固定子19に固定する構成に新たな発明が実施されており、これらを除く構成であって、複数のマグネットのうち、一つのマグネットを二段着磁して第一磁極部の軸方向一端部に第二磁極部を形成し、第一〜第四ホールIC10、11、12、13を用いてマグネットの軸方向基端部と一端部とにおける磁束の切り替りを検出することにより、検出信号を制御部に出力するように構成されていること等の基本構成は、前記第一の実施の形態と同様の構成となっている。
Of course, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and may be the second embodiment shown in FIGS.
In the second embodiment, the configuration of the detection sensor unit, that is, the configuration of the
第二の実施の形態のケース体18は、前記第一の実施の形態のケース体14と同様に、外径側片18aと、内径側片18bと、これら内、外径側片18a、18bとを連結する周回り方向に対向する一対の側片18cと、溝底片18dとを有し、軸方向一端側が開口する円弧状の凹溝状体に形成されている。そして、溝底片18dの外径側部位から軸方向他端側に向けて突出する周回り方向に隣接する四つのホルダ片(センサ保持部)18eには、支持溝18fが形成されており、予めセンサホルダ20に支持された第一〜第四ホールIC10、11、12、13は、前記第一の実施の形態と同様の配設状態でそれぞれ組込まれている。
さらに、ケース体18の溝底片18dには、内径側部位に位置して複数(本実施の形態では六個)の貫通孔18gが形成されており、ケース体18の内径側片18bの溝外側の面には、周回り方向中間部の位置にリード線ホルダ18hが一体形成されている。第一〜第四ホールIC10、11、12、13の端子部10b、11b、12b、13bが接続される基盤21から引出されたリード線は、貫通孔18gを通って、溝底片18dの溝外側に引き出され、リード線ホルダ18hにより集束して固定子19の一端側に沿って外部に引出されている。
Similar to the
Further, the
一方、固定子19の固定子鉄心22のティース部22aの周回り方向に隣接する四つの爪片22bには、切欠き部22cが形成されており、切欠き部22cには、ケース体18が組込まれる。ケース体18の各ホルダ片18eには、二つの第一、第二段差部18i、18jが形成されており、第一段差部18iは、ティース部22aの上に配置され、第二段差部18jは、切欠き部22cのなかに配置されている。各ホルダ片18eの第二段差部18jに連なって、中央部に突出する膨出部18kと、膨出部18kの両側に一対の第一リブ18mが形成されている。膨出部18kは、ティース部22aの爪片22bの間に配置され、一対の第一リブ18mは、爪片22bの裏面に接して配置されている。すなわち、各ホルダ片18eの外径側面18nが、固定子19の爪片22bの外径に位置合わせされ、ホルダ片18eの第二段差部18jがティース部22aの爪片22bの切欠き部22cに挿し込まれる。そして、ホルダ片18eの第二段差部18jが切欠き部22cの形成されていない爪片22bに突きあたるまで嵌入されることにより、ホルダ片18eの第二段差部18jが切欠き部22cの間に挟持される。さらに、膨出部18kが周回り方向に隣接する爪片22b同士の間に保持されるとともに、第一リブ18mの外径側面18pが爪片22bの内径側縁部に突当てられて、ケース体18が固定子19に安定した状態で保持される。
本実施の形態のホルダ片18eは、第一の実施の形態に置けるホルダ片14eよりも筒軸方向に長く形成されており、固定子19への保持状態が一層安定した状態となる。
On the other hand,
The
さらに、各ホルダ片18eには、第一段差部18iと第二段差部18jとの間の周回り方向両端縁部の外径側面18nに沿って、第二リブ18qが周回り方向外方に突出形成されている。前記第二リブ18qの内径側面18rには、周回り方向外方に突出する傾斜面が形成されており、固定子19の爪片22bに形成された切欠き部22cの外径側部位には、前記第二リブ18qの内径側面18rに対向して傾斜状の面取り部22dが形成されている。そして、各ホルダ片18eは、切欠き部22cの面取り部22dと第二リブ18qの内径側面18rとが径方向に対向するように、固定子19のティース部22aの間に組込まれている。
ここで、前記内径側面18rの傾斜角度は、面取り部22dの傾斜角度と異なっているため、容易にホルダ片18eを切欠き部22cに組込むことが可能となる。
前記組込み状態において、図13(B)に示すように、第一リブ18mは、爪片22bの内径側縁部に突当たるように組込まれ、各ホルダ片18eの外径側への倒れ込みを規制する。図13(C)に示すように、第二リブ18qは、爪片22bの内径側の内径側面18rが、切欠き部22cの面取り部22dに突当たるように組込まれ、各ホルダ片18eの内径側への倒れ込みを規制する。これによって、各ホルダ片18eは、それぞれ一層安定した状態で固定子19に保持されている。
尚、18sは、ケース体18の内径側片18bから内径側に延出形成される固定片であって、ケース体18は、各ホルダ片18eをティース部22aの間に保持させるとともに、固定片18sが固定子19の内径側部位に螺着するように構成されている。ケース体18は、各ホルダ片18eの第一、第二リブ18m、18qによる倒れ込み規制と、固定片18sによる固定とにより、固定子19に対してガタつきのない安定した状態で、固定子19に固定されている。
Further, each
Here, since the inclination angle of the inner
In the assembled state, as shown in FIG. 13B, the
さらに、本実施の形態において、ケース体18を固定子19に組込んだ状態において、第一〜第四ホールIC10、11、12、13は、図13(A)に示すように、固定子19(固定子鉄心22)に対し、それぞれ次のような位置関係となるように設けられている。
第一〜第三ホールIC10、11、12は、センサ部10a、11a、12aが固定子鉄心22に対し径方向に対向する部位、即ち、固定子鉄心22の軸方向一端部の内側に位置するように設けられており、第四ホールIC13は、センサ部13aが固定子鉄心22よりも一端側、即ち、固定子鉄心22の軸方向一端部の外側に位置するように設けられている。これによって、第一〜第四ホールIC10、11、12、13は、固定子19に巻装されるコイルに通電がなされてコイルが励磁された状態であっても、コイルによる磁束の影響を少なくすることができる。特に、第四ホールIC13は、固定子鉄心22の外側に配設されるため、検出精度の一層の向上を図ることが可能となる。
Furthermore, in the present embodiment, in the state where the
The first to
第二の実施の形態のように構成することにより、検出センサユニットは、ロータヨークの内周面に配設されたマグネットの磁束の切り替りを検出することが可能となり、構成の簡略化を図れる。さらに、このものでは、ケース体18は、固定子19に一層安定した状態で固定されるため、検出センサユニットによるマグネット6の磁束の切り替りを検出する検出精度のさらなる向上を図ることが可能となり、信頼性の高い始動発電機を提供できる。
By configuring as in the second embodiment, the detection sensor unit can detect the switching of the magnetic flux of the magnet disposed on the inner peripheral surface of the rotor yoke, and the configuration can be simplified. Further, in this case, since the
1 始動発電機
2 エンジン
2a 駆動軸
3 回転子
4 固定子
5 ヨーク
6 マグネット
6c 第一磁極部
6d 第二磁極部
7 コア材
7c ティース部
8 コイル
9 検出センサユニット
10 第一ホールIC
14 ケース体
15 センサホルダ
16 基盤
DESCRIPTION OF
14
Claims (8)
有底筒状に形成されたロータヨークと前記ロータヨークの内周面に周回り方向に隣接して固定された複数のマグネットとを有し、前記固定子の周りを回転する回転子と、
前記回転子の回転位置を検出する検出センサとを有する始動発電機において、
前記複数のマグネットのうち一つのマグネットは、
隣接するマグネットの磁極と異なる磁極で形成された第一磁極部と、
該第一磁極部の軸方向の一端部に、隣接するマグネットの磁極と同じ磁極で形成された第二磁極部とを有し、
前記検出センサは、複数のセンサ素子を有しており、
前記複数のセンサ素子のうち一つのセンサ素子は、
各マグネットの軸方向一端部側の磁束の切り替りを検出し、
他のセンサ素子は、
各マグネットの軸方向他端部側の磁束の切り替りを検出するように構成したことを特徴とする始動発電機。 A stator having a stator core having a T-shaped tooth portion and a coil wound around the tooth portion;
A rotor yoke having a bottomed cylindrical shape and a plurality of magnets fixed adjacent to the inner circumferential surface of the rotor yoke in the circumferential direction; and a rotor that rotates around the stator;
In a starter generator having a detection sensor for detecting the rotational position of the rotor,
One of the plurality of magnets is
A first magnetic pole portion formed of a magnetic pole different from the magnetic pole of the adjacent magnet;
The first magnetic pole portion has one axial end portion having a second magnetic pole portion formed of the same magnetic pole as the magnetic pole of an adjacent magnet,
The detection sensor has a plurality of sensor elements,
One sensor element of the plurality of sensor elements is
Detects the switching of magnetic flux on one end side in the axial direction of each magnet,
Other sensor elements are
A starter generator configured to detect switching of magnetic flux on the other axial end side of each magnet.
第一磁極部の軸方向の長さより短く、かつ、少なくとも2mmの長さを有して形成されていることを特徴とする請求項1または2項に記載の始動発電機。 The axial length of the second magnetic pole part is
3. The starter generator according to claim 1, wherein the starter generator is formed to be shorter than an axial length of the first magnetic pole portion and have a length of at least 2 mm.
複数のセンサ素子と、
各センサ素子が電気的に接続される基盤と、
該基盤を収容する凹溝状の基盤収容部と前記基盤収容部の溝底片から延出し各センサ素子がそれぞれ収容されるセンサ保持部と基盤収容部の溝側片から径方向に延出し固定子鉄心に固定される固定部とを有するケース体とを有し、
各センサ保持部は、
隣接するティース部の間に設置されることを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載の始動発電機。 The detection sensor
A plurality of sensor elements;
A base on which each sensor element is electrically connected;
A concave groove-shaped base accommodating part for accommodating the base, a sensor holding part extending from the groove bottom piece of the base accommodating part and each sensor element being accommodated, and a radially extending stator from the groove side piece of the base accommodating part A case body having a fixing part fixed to the iron core,
Each sensor holder is
The starter generator according to any one of claims 1 to 3, wherein the starter generator is installed between adjacent teeth portions.
各センサ保持部にそれぞれ保持されるセンサ素子のうち、マグネットの軸方向一端部側の磁束の切り替りを検出する一つのセンサ素子は、
固定子鉄心の軸方向一端部よりも一端側に位置するように保持され、
各マグネットの軸方向他端部側の磁束の切り替りを検出する複数のセンサ素子は、
固定子鉄心に径方向に対向する部位に位置して保持されていることを特徴とする請求項4または5に記載の始動発電機。 The detection sensor
Among the sensor elements held in each sensor holding part, one sensor element that detects the switching of the magnetic flux on the one end side in the axial direction of the magnet is
The stator core is held so as to be located on one end side with respect to one axial end portion of the stator core,
The plurality of sensor elements that detect the switching of the magnetic flux on the other axial end side of each magnet,
The starter / generator according to claim 4 or 5, wherein the starter / generator is held at a position opposed to the stator core in a radial direction.
ケース体に設けられる周回り方向に隣接する複数のセンサ保持部のうち、回転子の回転方向に対して回転方向基端側の端部に位置するセンサ保持部に収容されていることを特徴とする請求項4乃至6の何れか1項に記載の始動発電機。 One sensor element that detects the switching of magnetic flux on one end side in the axial direction of each magnet is
Among the plurality of sensor holding portions adjacent to each other in the circumferential direction provided in the case body, the sensor holding portion is housed in a sensor holding portion located at an end portion on the proximal side in the rotation direction with respect to the rotation direction of the rotor. The starter generator according to any one of claims 4 to 6.
ティース部から外径側に抜出すのを防止する第一リブと、
ティース部の内径側に倒れ込むのを防止する第二リブとがそれぞれ形成されるものとし、
前記第二リブは外径側ほど周回り方向に延出する傾斜面を備えて構成され、
ティース部に形成される切欠き部には、第二リブの傾斜面に対向する面取り部が形成されていることを特徴とする請求項4乃至7の何れか1項に記載の始動発電機。 In the plurality of sensor holding parts formed in the case body,
A first rib that prevents the tooth portion from being pulled out to the outer diameter side;
A second rib that prevents the teeth portion from falling into the inner diameter side of the teeth portion is formed respectively.
The second rib is configured to include an inclined surface extending in a circumferential direction toward the outer diameter side,
The starter / generator according to any one of claims 4 to 7, wherein a chamfered portion facing the inclined surface of the second rib is formed in the notch portion formed in the tooth portion.
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